三种地震作用分析方法

1. 计算地震作用的方法有哪几种

结构自重的标准值和可变荷载组合值之和。可变荷载组合值，取可变荷载标准值*组合值系数。
地震作用通常采用振型分解反应谱法计算，首先采用有限元法计算结构的各阶振型、自振周期，然后计算各阶振型的地震影响系数、参与系数，然后计算j振型i质点的地震作用标准值，根据fji
=
aj
*
rj
*
xji
*
gi计算。
最后，采用均方根法对各fi进行叠加，求得总的fj。

2. 工程中确定地震作用的主要方法有哪些

计算地震作用的常用方法有：底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。

3. 计算水平地震作用方法分哪三种

计算等效水平地震作用是将地震作用按水平和竖直两个方法分别来进行计算的。具体计算方法又分为反应谱底部剪力法和反应谱振型分解法两种方法。

4. 抗震设计方法有哪些

1 1. 抗震设计方法 1.1结构抗震计算内容 在抗震设防区建造建筑物时，必须考虑地震对结构的影响，并对其进行抗震设计。 抗震设计中，当结构形式、布置等初步确定后，一般应进行抗震计算，结构抗震计算包括以下三方面内容。 (1) 结构所受到的地震作用及其作用效应（包括弯矩、剪力、轴力和位移）的计算。 (2) 将地震作用效应与其他荷载作用如结构的自重、楼屋面的可变荷载、风荷载等效应进行 组合，确定结构构件的最不利内力。 (3) 进行结构或构件截面抗震能力计算及抗震极限状态设计复核，使结构或构件满足抗震承 载力与变形能力等要求。 1.2 地震的作用、作用效应特点及分析方法 当地震时地面反复晃动使地面产生加速度运动并强迫建筑物产生相应的加速度，这时，相当于有一个与加速度相反的惯性力即地震作用。地震作用于结构自重或活荷载等静态作用不同，它是一种动态作用，与结构所在地区场地的地震动特性和结构动力特性有关。 地震作用在空间和时间上的随机性很大，每次地震发生的时间较短，因此地震作用是一个随机过程。根据超越概率的大小，可分为多遇地震作用和罕遇地震作用等，多遇地震作用为可变作用，其抗震设计属于短暂设计状况，罕遇地震为偶然作用，其抗震设计状态属于偶然状况。 地震作用效应是指由地震动引起结构每一个瞬时内力或应力、瞬时应变或位移、瞬时运动加速度、速度等。由于地震作用效应是一种随时间快速变化的动力作用，故又称地震反应。与地震作用类似，地震反应也是一个随机过程。 静态作用往往比较直观，一般可按有关规定较方便地计算得到，静态作用的效应可按有关静力学方法计算，静力解只有一个。而地震作用及其效应的分析属结构动力学范畴，需确定运动微分方程并求解，其中地震激励输入时通过结构物的底部地基基础向上部结构传递，地震动输入是一个动力过程，所得地震反应是一时间历程。 地震作用及其效应的分析方法有动力分析法和反应谱法两类。动力分析法需以结构和地震动输入为基础，建立动力模型和运动微分方程，用动力学理论计算地震动过程中结构反应的时间历程，又称时程分析法。 反应谱法是以线弹性理论为基础，根据结构的动力特性并利用地震反应谱曲线计算振型地震作用，再按静力方法求振型内力和变形。反应谱法按分析所采用的振型多少又分为振型分解反应谱法和底部剪力法。其中振型分解反应谱法考虑的振型较多，计算精度较高，适用于大多结构，底部剪力法仅考虑一个基本振型或前两个振型，适用于较低的简单结构。 1.3 结构地震反应分析方法 在实际的建筑结构抗震设计中，少数结构可简化为单自由度体系外，大量的建筑结构都应简化为多自由度体系。在单向水平地震作用下，结构地震反应分析方法有振型分解反应谱法、底部剪力法、动力时程分析方法以及非线性静力分析等方法。 1.3.1 振型分解反应谱法 振型分解反应谱法基本概念是：假定结构为多自由度弹性体系，利用振型分解和振型的正交性原理，将n个自由度弹性体系分为n
2 每个振型下等效单自由度弹性体系的效应，再按一定的法则将每个振型的作用效应组合成总的地震效应进行截面抗震验算。 (1) 多自由度弹性体系的运动方程 多自由度弹性体系在水平地震作用下的变形如图1.3.1所示。有运动方程： 1 1 [()()]()()0nn iigikkikkkkmxtx tCxtKxt （1.3.1） 对于一个n质点的弹性体系，可以写出n个类似于式（1.3.1）的方程，将组成一个由n个方程组成的微分方程组，其矩阵形式为： []{()}[]{()}[]{()}[]{}()gMxtCxtKxtMIx t (1.3.2) 式中 [M]——体系质量矩阵; [K]——体系刚度矩阵; [C]——阻尼矩阵，一般采用瑞雷阻尼 2）振型的正交性 多自由度弹性体系自由振动时，各振型对应的频率各不相同，任意两个不同的振型之间存在正交性。利用振型的正交性原理可以大大简化多自由度弹性体系运动微分方程组的求解。包括三类正交性： 质量矩阵的正交性：{}[]{}0TjiXMX()ji 刚度矩阵的正交性：{}[]{}0TjiXKX()ji 阻尼矩阵的正交性：{}[]{}0 TjiXCX()ji 3）振型分解 运用振型正交性，对式1.3.2进行化简展开后可得到n个独立的二阶微分方程，对于第j振型，可写为： {}[]{}(){}[]{}(){}[]{}(){}[]{}{}() TTT （1.3.3） 引入广义质量、广义刚度和广义阻尼的概念后，式1.3.3可视为单自由度体系运动微分方程进行计算 4）多自由度弹性体系的地震作用效应组合 由于各振型作用效应的最大值并不出现在同一时刻，因此如果直接由各振型最大反应叠加估计体系最大反应，其结果显然偏大，这会过于保守。通过随机振动理论分析，得出采用平方和开方的方法（SRSS）法估计平面结构体系最大反应可获得较好的结果，即：
21 k j jSS  
(1.3.4)

3 1.3.2 底部剪力法 用振型分解反应谱法计算多自由度结构体系的地震反应时，需要计算体系的前几阶振型和自振频率，对于建筑物层数较多时，用手算就比较繁琐。理论分析研究表明：当建筑物高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿刚度分布比较均匀、结构振动以第一振型为主且第一振型接近直线（见图1.3.2）时，该类结构的地震反应可采用底部剪力法。 1） 底部剪力法的计算 1EKFGq （1.3.5） 式中 1——对应于结构基本自珍周期的水平地震影响系数 G——结构的总重力总荷载代表值 q——为高振型影响系数，经过大量计算结果统计分析表明， 当结构体系各质点质量和层高大致相同时，
有：3(1) 2(21) nqn  对于单自由度体系。q=1；对于多自由度体系，取0.75~0.9，《抗震规范》取0.85. 2） 水平地震作用分布图1.3.2简化的第一振型 根据底部剪力法的适用条件，结构第一振型为主且接近直线，即任意质点的第一振型位移与其所处高度成正比。则可推得各质点水平地震作用：
1 ii iEKn k k kGHFFGH   （1.3.6） 1.3.3 动力时程分析方法 动力时程分析方法是将结构作为弹性或弹塑性振动系统，建立振动系统的运动微分方程，直接输入地面加速度时程，对运动微分方程直接积分，从而获得振动体系各质点的加速度、速度、位移和结构内力的时程曲线。时程分析方法是完全动力方法，可以得出地震时程范围内结构体系各点的反应时间历程，信息量大，精度高；但该法计算工作量大，且根据确定的地震动时程得出结构体系的确定反应时程，一次时程分析难以考虑不同地震时程记录的随机性。 时程分析方法分为振型分解法和逐步积分方法两种。振型分解法利用了结构体系振型的正交性，但仅适用于结构弹性地震反应分析；而逐步积分方法既适用于结构弹性地震反应分析，也适用于结构非弹性地震反应分析。 结构时程分析时，需要解决结构力学模型的确定、结构或构件的滞回模型、输入地震波的选择和数值求解方法的确定。 1） 结构的力学模型 结构动力时程分析模型可以分为材料层次的实体分析模型和构件层次的简化分析模型。材料层次的实体分析模型以结构中各材料的应力-应变关系曲线为基础，而构件层次的简化分析模型以构件的力-变形关系曲线为基础。

5. 地震作用的计算方法有哪些

地震的作用与震源的深浅有关和震级有关，震源越浅，破坏力就越大；震级越高，破坏力也越大，震级每增加一级，破坏力就增加30倍，增加两级就是900倍了。

在结构设计中，为了增强结构抗御地震灾害的能力，早在19世纪就有许多学者研究地震作用的理论。以规范形式肯定下来的先后有静力理论和反应谱理论，此外，在一些重要工程中，往往直接通过地震反应时程分析来改进结构的抗震设计。

(5)三种地震作用分析方法扩展阅读：

由于地球在无休止地自转和公转，其内部物质也在不停地进行分异，所以，围绕在地球表面的地壳，或者说岩石圈也在不断地生成、演变和运动，这便促成了全球性地壳构造运动。

关于地壳构造和海陆变迁，科学家们经历了漫长的观察、描述和分析，先后形成了不同的假说、构想和学说。

板块构造学说又称新全球构造学说，则是形成较晚（上世纪60年代），已为广大地学工作者所接受的一个关于地壳构造运动的学说。

6. 计算地震作用的方法有哪几种

三种 底部剪力法 振型分解反应谱法 时程分析法

7. 什么是振型分解反应谱法它和底部剪力法有什么区别

行抗震规范计算地震作用所采用的三种计算方法为：底部剪力法,振型分解反应谱法和时程分析法.
适用条件：
（1） 高度不超过40米,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法计算.
（2） 除上述结构以外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱法.
（3） 特别不规则的建筑、甲类建筑和规范规定的高层建筑,应采用时程分析法进行补充计算.

振型分解反应谱法：

也称规范法，适用于大量的工程计算，该法有侧刚及总刚两种计算方法，分别对
应侧刚模型及总刚模型，其主要区别是侧刚模型采用刚性楼板假定的简化刚度矩
阵模型。总刚模型是采用弹性楼板假定的真实结构模型转化成的刚度矩阵模型。
侧刚模型:采用刚性楼板假定的简化的刚度矩阵模型,把房屋理想化为空间梁,
柱和墙组合成的集合体,并与平面内无限刚度的楼板相互连接在一起.不管用户在
建模中有无弹性楼板,刚性楼板或越层大空间,对于无塔结构的侧刚模型假定每层
为一块刚性楼板,而多塔结构则假定为一塔一层为一块刚性楼板.侧刚模型进行振
型分析时结构动力自由度相对较少,计算耗时少,分析效率高,但应用范围有限制.
总刚模型:这是一种真实的结构模型转化成的刚度矩阵模型,结构总刚模型假定每
层非刚性楼板上的每个节点的动力自由度有两个独立水平平动自由度.可以受弹
性楼板的约束,也可以完全独立不与任何楼板相连,而在刚性楼板上的所有节点
的动力自由度只有两个独立水平平动自由度和一个独立的转动自由度.它能真
实的模拟具有弹性楼板,大开洞的错层,连体,空旷的工业厂房,体育馆等结构.
但自由度数相对比较多,计算耗时多且存储开销大.
振型分解反应谱法先计算结构的自振振型，选取若干个振型分别计算各个振型的
水平地震作用，将各振型水平地震作用于结构上，求其结构内力，最后将各振型
的内力进行组合，得到地震作用下的结构内力和变形。其基本原理就是用“规范”
反应谱，先求得各振型的对应的“最大”地震力，组合后得到结构的组合地震作用。
这里面有一个求“广义特征值”而得出结构前几阶振型和频率的重要步骤，在这个
过程中程序按力学和数学的法则进行繁多的中间计算，而不输出中间资料，仅将
结果值告知设计人。

底部剪力法：

底部剪力法（拟静力法）(Equivalent Base Shear Method) 根据地震反应谱理论，
以工程结构底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作用相等，来确定结构总
地震作用的方法。

一种用静力学方法近似解决动力学问题的简易方法，它发展较早，迄今仍然被广
泛使用。其基本思想是在静力计算的基础上，将地震作用简化为一个惯性力系附
加在研究对象上，其核心是设计地震加速度的确定问题。该方法能在有限程度上
反映荷载的动力特性，但不能反映各种材料自身的动力特性以及结构物之间的动
力响应，更不能反映结构物之间的动力耦合关系。但是，拟静力法的优点也很突
出，它物理概念清晰，与全面考虑结构物动力相互作用的分析方法相比，计算方
法较为简单，计算工作量很小、参数易于确定，并积累了丰富的使用经验，易于
设计工程师所接受。但是，应该严格限定拟静力法的使用范围：它不能用于地震
时土体刚度有明显降低或者产生液化的场合，而且只适用于设计加速度较小、动
力相互作用不甚突出的结构抗震设计。

8. 结构抗震计算中有三种方法，除了时程分析法，另两种是什么

1. 底部剪力法
高规规定：高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构，可采用底部剪力法。
2. 反应谱方法
高规规定：高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法

3.时程分析
理论上时程分析是最准确的结构地震响应分析方法，但是由于其分析的复杂性，且地震波的随机性，因此一般只是把它作为反应谱的验证方法而不是直接的设计方法使用。高规规定：
3 7～9度抗震设防的高层建筑，下列情况应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算：
1）甲类高层建筑结构；
2）表3.3.4所列的乙、丙类高层建筑结构；
3）不满足本规程第4.4.2～4.4.5条规定的高层建筑结构；
4）本规程第10章规定的复杂高层建筑结构；
5）质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构。
3.3.5 按本规程第3.3.4条规定进行动力时程分析时，应符合下列要求：
1 应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组实际地震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，且弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65%，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%。
2 地震波的持续时间不宜小于建筑结构基本自振周期的3～4倍，也不宜少于12s，地震波的时间间距可取0.01s或0.02s；
4 结构地震作用效应可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

HiStruct提醒大家需要注意以下几点：
A,选波的时候不仅与场地的情况有关，也与结构的动力特性有关，这样才能选出适合的地震波。
B,双向地震分析的时候主次向应该采用不同的地震波。
C,可适当调整地震波的峰值以满足规范的要求，但是不能调整太大，那样可能导致地震波与抗震设防水平和场地不适合。
D, 所谓“在统计意义上相符”指的是，其平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在各个周期点上相差不大于 20％。

9. 地震勘探有哪三种基本方法

根据震源激发出的振动（也称地震波）向四周传播的波型特征，地震勘探可分为三种基本方法。它们是反射波法、折射波法、透射波法。

什么是反射波法？

日常生活中大家可能都有同样的感受：小时候在湖边玩耍时，将一粒石子投入湖中，平静的湖面在激起浪花的同时，还会产生向四周传播的波纹。水波传到对岸或遇到障碍物时，又会掉转头来反向传播。又如站在山前喊话，顷刻间会听到山那边传过来自己的声音。以上的现象是因为水波和声波在传播时遇到障碍物会发生反射的缘故。与此相似，如果我们在离震源较近的若干接收点（1，2……，N）上布置检波器，就可以测出地震波从震源出发向地下传播遇到不同地层界面（Ⅰ、Ⅱ……）时反射回来的地震波及其依次回到地面各检波点的传输时间t1，t2……（t1，t2称为旅行时），旅行时的不同代表了浅、中、深地层在地下的埋藏深度的不同，运用这些微小差异就能直观地反映出地层的起伏变化。这就是反射波法地震勘探所依据的原理。

什么是折射波法？

我们再做一个实验看看，将一根筷子插入盛水的玻璃杯中，咦！筷子入水后魔术般地变折了？从水中取出筷子仍然是直的，这种奇怪现象可能大家都曾见到过，这是光的折射现象。

波在传播过程中产生的现象现在让我们看一看如何进行折射波法地震勘探。炸药爆炸后，激发的地震波向四面八方传播，当遇地层分界面时，除有一部分反射波返回地面外，还有一部分地震波透过分界面并沿着该分界面在下面地层中传播。在一定条件下，这种沿分界面传播的地震波也会返回地面，这种地震波叫折射波。通过接收这种波来分析地层情况的方法就叫折射波法地震勘探。

如果我们将激发点和接收点分别放在地质体的两侧，直接接收透过地质体的波，这种勘探方法叫透射波法地震勘探。

目前，反射波法应用最广，折射波法次之，透射波法只作为辅助手段。

10. 什么是振型分解反应谱法它和底部剪力法有什么区别

振型分解反应谱法：是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。
底部剪力法：是根据地震反应谱理论，以工程结构底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作用相等，来确定结构总地震作用的方法。一种用静力学方法近似解决动力学问题的简易方法，它发展较早，迄今仍然被广泛使用。其基本思想是在静力计算的基础上，将地震作用简化为一个惯性力系附加在研究对象上，其核心是设计地震加速度的确定问题。该方法能在有限程度上反映荷载的动力特性，但不能反映各种材料自身的动力特性以及结构物之间的动力响应，更不能反映结构物之间的动力耦合关系。
区别：高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算。除上述结构以外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。